研究者詳細

顔写真

シミズ　ユキヒロ
清水　幸弘
Yukihiro Shimizu
所属
大学院工学研究科　応用物理学専攻　応用物性物理学講座（基礎物性物理学分野）
職名
准教授
学位

  • 博士(理学) （東北大学）

委員歴 2

  • 日本物理学会　磁性分科世話人

    1995年5月 ～ 2000年4月

  • 日本物理学会　磁性分科世話人

    1995年5月 ～ 2000年4月

所属学協会 2

  • 触媒学会

  • 日本物理学会

研究分野 1

  • 自然科学一般 / 磁性、超伝導、強相関系 / 強相関電子系

論文 53

  1. In Situ TEM study of Rh particle sintering for three-way catalysts in high temperatures

    Hiroki Nakayama, Makoto Nagata, Hideki Abe, Yukihiro Shimizu

    Catalysts　11　(1)　1-16　2021年1月

    DOI： 10.3390/catal11010019 　

    eISSN：2073-4344

  2. Activation energy calculation of NO–CO reaction on rhodium surface by density functional theory

    Taisei Ito, Yukihiro Shimizu

    Catalysis Today　272-279　2019年7月15日

    DOI： 10.1016/j.cattod.2018.07.056 　

    ISSN：0920-5861

  3. Application of Matrix Poduct States to the Hubbard Model in One Spatial Dimension 査読有り

    Yukihiro SHIMIZU, Koji MATSUURA, Hikaru YAHAGI

    JPS Conference Proceedings　1　016011-1-016011-5　2014年3月26日

    DOI： 10.7566/JPSCP.1.016011 　

  4. Band calculations for 4f systems based on the dynamical mean field theory 査読有り

    Osamu Sakai, Yukihiro Shimizu

    JOURNAL OF PHYSICS-CONDENSED MATTER　19　(36)　365213　2007年9月

    DOI： 10.1088/0953-8984/19/36/365213 　

    ISSN：0953-8984

    eISSN：1361-648X

  5. Band calculation for Ce-pnictides on the basis of dynamical mean field theory 査読有り

    Osamu Sakai, Yukihiro Shimizu

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　76　(4)　044704　2007年4月

    DOI： 10.1143/JPSJ.76.044707 　

    ISSN：0031-9015

    eISSN：1347-4073

  6. DMFT band calculation for Ce compounds 査読有り

    O. Sakai, Y. Shimizu

    JOURNAL OF MAGNETISM AND MAGNETIC MATERIALS　310　(2)　374-376　2007年3月

    DOI： 10.1016/j.jmmm.2006.10.083 　

    ISSN：0304-8853

  7. Theory of multiplet effect in the photoemission spectrum of Pr-skutterudites 査読有り

    Y Shimizu, Y Kuramoto, O Sakai

    PHYSICA B-CONDENSED MATTER　378-80　(SPEC. ISS.)　250-251　2006年5月

    DOI： 10.1016/j.physb.2006.01.415 　

    ISSN：0921-4526

  8. Band calculation for ce-compounds on the basis of dynamical mean field theory 査読有り

    O Sakai, Y Shimizu, Y Kaneta

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　74　(9)　2517-2529　2005年9月

    DOI： 10.1143/JPSJ.74.2517 　

    ISSN：0031-9015

  9. Kondo effect in systems with two-electron occupancy 招待有り 査読有り

    Y Shimizu, O Sakai

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　74　(1)　27-33　2005年1月

    DOI： 10.1143/JPSJ.74.27 　

    ISSN：0031-9015

    eISSN：0031-9015

  10. An application of the dynamical mean-field approximation to ferromagnetic alloys 査読有り

    Y Shimizu

    JOURNAL OF MAGNETISM AND MAGNETIC MATERIALS　272　(I)　513-514　2004年5月

    DOI： 10.1016/j.jmmm.2003.11.218 　

    ISSN：0304-8853

  11. Theory of the amplitude of the de Haas-van Alphen oscillation in the superconducting mixed state: Effects of the eddy currents 査読有り

    T Kikuta, Y Shimizu

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　71　(10)　2520-2525　2002年10月

    DOI： 10.1143/JPSJ.71.2520 　

    ISSN：0031-9015

  12. Dynamical cluster approximation for the periodic Anderson model: Competition between local and non-local correlations 査読有り

    Y Shimizu

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　71　(4)　1166-1173　2002年4月

    DOI： 10.1143/JPSJ.71.1166 　

    ISSN：0031-9015

  13. Dynamical Cluster Approximation for study of Non-local Correlations in the Periodic Anderson Model 査読有り

    Y. Shimizu

    Suppl. J. Phys. Soc. Jpn.　71　(SUPPL.)　228-230　2002年3月

    DOI： 10.1143/JPSJ.71.228 　

    ISSN：0031-9015

    eISSN：1347-4073

  14. Effect of non-local correlations in the periodic Anderson model studied by the dynamical cluster approximation 査読有り

    Yukihiro Shimizu

    Physica B: Condensed Matter　312-313　516-518　2002年3月

    DOI： 10.1016/S0921-4526(01)01147-4 　

    ISSN：0921-4526

  15. Effect of band dispersion for renormalized gap on periodic Anderson model in infinite dimensions 査読有り

    Y Shimizu, O Sakai, AC Hewson

    PHYSICA B　281　317-318　2000年6月

    DOI： 10.1016/S0921-4526(99)00853-4 　

    ISSN：0921-4526

  16. Effect of lattice distortion on non-Fermi liquid state of two channel Kondo model 査読有り

    O Sakai, Y Shimizu, S Suzuki

    PHYSICA B　281　404-405　2000年6月

    DOI： 10.1016/S0921-4526(99)01052-2 　

    ISSN：0921-4526

  17. The effects of band dispersion and interactions on the excitation gaps in the periodic Anderson model in infinite dimensions 査読有り

    Y Shimizu, O Sakai, AC Hewson

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　69　(6)　1777-1787　2000年6月

    DOI： 10.1143/JPSJ.69.1777 　

    ISSN：0031-9015

  18. Barrier height and film thickness dependence of the TMR 査読有り

    Y Utsumi, Y Shimizu, H Miyazaki

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　68　(10)　3444-3455　1999年10月

    DOI： 10.1143/JPSJ.68.3444 　

    ISSN：0031-9015

  19. Specific heat and magnetisation of impurity Anderson model with non-Kramers doublet lowest state subject to the tetragonal crystalline electric field 査読有り

    Y Shimizu, A Hewson, O Sakai

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　68　(9)　2994-2998　1999年9月

    DOI： 10.1143/JPSJ.68.2994 　

    ISSN：0031-9015

  20. Non-Fermi-liquid behavior of impurity Anderson model with non-Kramers doublet ground state 査読有り

    Y Shimizu, O Sakai, S Suzuki

    PHYSICA B-CONDENSED MATTER　259-61　366-367　1999年1月

    DOI： 10.1016/S0921-4526(98)00646-2 　

    ISSN：0921-4526

  21. Kondo effects in quantum dots systems 査読有り

    W Izumida, O Sakai, Y Shimizu

    PHYSICA B-CONDENSED MATTER　259-61　215-216　1999年1月

    DOI： 10.1016/S0921-4526(98)00999-5 　

    ISSN：0921-4526

  22. Numerical Renormalization Group Study on the Non-Fermi-liquid Behavior of Impurity Anderson Model with Non-Kramers Doublet State 査読有り

    O. Sakai, Y. Shimizu, S. Suzuki

    JJAP Series 11　11　148-150　1999年

    出版者・発行元： Japanese Journal of Applied Physics

  23. Temperature and Bias Dependence of the TMR 査読有り

    Y. Utsumi, Y. Shimizu, H. Miyazaki

    J. Magn. Soc. Japan　23　(1-2)　58-60　1999年

    出版者・発行元：

    DOI： 10.3379/jmsjmag.23.58 　

    ISSN：0285-0192

  24. Kondo effect in single quantum dot systems - Study with numerical renormalization group method 査読有り

    W Izumida, O Sakai, Y Shimizu

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　67　(7)　2444-2454　1998年7月

    ISSN：0031-9015

  25. Numerical renormalization group study of non-Fermi-liquid state on dilute uranium systems 査読有り

    Y Shimizu, O Sakai, S Suzuki

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　67　(7)　2395-2407　1998年7月

    DOI： 10.1143/JPSJ.67.2395 　

    ISSN：0031-9015

  26. Analysis of non-Fermi-liquid behavior in dilute uranium alloy based on numerical renormalization group method 査読有り

    Y Shimizu, O Sakai, S Suzuki

    JOURNAL OF MAGNETISM AND MAGNETIC MATERIALS　177　316-318　1998年1月

    DOI： 10.1016/S0304-8853(97)00338-7 　

    ISSN：0304-8853

  27. T-1/2 decreasing resistivity with decreasing temperature: A two-channel impurity Anderson model with an extra local spin 査読有り

    O Sakai, S Suzuki, Y Shimizu

    JOURNAL OF MAGNETISM AND MAGNETIC MATERIALS　177　327-328　1998年1月

    DOI： 10.1016/S0304-8853(97)00407-1 　

    ISSN：0304-8853

  28. An extended Anderson model that shows decreasing resistivity with decreasing temperature 査読有り

    S Suzuki, O Sakai, Y Shimizu

    SOLID STATE COMMUNICATIONS　104　(7)　429-433　1997年11月

    DOI： 10.1016/S0038-1098(97)00291-3 　

    ISSN：0038-1098

  29. Competition and transitions of the ground state properties of the impurity Anderson model with multi-electron occupancy 査読有り

    O Sakai, S Suzuki, Y Shimizu

    SOLID STATE COMMUNICATIONS　101　(11)　791-796　1997年3月

    DOI： 10.1016/S0038-1098(96)00739-9 　

    ISSN：0038-1098

    eISSN：1879-2766

  30. Many body effects on electron tunneling through quantum dots in an Aharonov-Bohm circuit 査読有り

    W Izumida, O Sakai, Y Shimizu

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　66　(3)　717-726　1997年3月

    DOI： 10.1143/JPSJ.66.717 　

    ISSN：0031-9015

  31. Magnetic excitation and transport coefficients of the impurity Anderson model - Comparison between the 2-fold and 4-fold models 査読有り

    S Suzuki, O Sakai, Y Shimizu

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　65　(12)　4034-4044　1996年12月

    DOI： 10.1143/JPSJ.65.4034 　

    ISSN：0031-9015

  32. An extended impurity Anderson model showing divergent susceptibility and decreasing resistivity with decreasing temperature 査読有り

    O Sakai, S Suzuki, Y Shimizu, H Kusunose, K Miyake

    SOLID STATE COMMUNICATIONS　99　(7)　461-465　1996年8月

    DOI： 10.1016/0038-1098(96)00311-0 　

    ISSN：0038-1098

  33. Analysis for softening of elastic constant and specific heat in CePd2Al3 - Quadrupole response induced by the Kondo effect 査読有り

    Y Shimizu, O Sakai

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　65　(8)　2632-2639　1996年8月

    DOI： 10.1143/JPSJ.65.2632 　

    ISSN：0031-9015

  34. Numerical Renormalization-Group Study of Particle-Hole Symmetry Breaking in Two-Channel Kondo Problem: Effect of Repulsion among Conduction Electrons and Potential Scattering and Potent ial Scattering 査読有り

    H. Kusunose, K. Miyake, Y. Shimizu, O. Sakai

    Phys. Rev. Lett.　76　(2)　271-274　1996年2月

    DOI： 10.1103/PhysRevLett.76.271 　

  35. Numerical renormalization group study for a 5f(2) singlet system 査読有り

    Y. Shimizu, O. Sakai, Y. Kuramoto

    PHYSICA B-CONDENSED MATTER　206　135-137　1995年2月

    DOI： 10.1016/0921-4526(94)00386-A 　

    ISSN：0921-4526

    eISSN：1873-2135

  36. Excitation spectrum of the impurity Anderson model with finite orbital degeneracy at finite temperatures 査読有り

    O. Sakai, S. Suzuki, Y. Shimizu

    PHYSICA B-CONDENSED MATTER　206　141-143　1995年2月

    DOI： 10.1016/0921-4526(94)00388-C 　

    ISSN：0921-4526

    eISSN：1873-2135

  37. Study on the Excitation Spectra of the Strongly Correlated Electron Systems based on the Numerical Renormalization Group Method - Single Impurity and Infinite Dimensional Lattice Models - 査読有り

    Y. Shimizu, O. Sakai

    Computational Physics as a New Frontier in Condensed Matter Research　42-50　1995年

  38. NUMERICAL RENORMALIZATION-GROUP STUDY OF MAGNETIC-IMPURITIES IN SUPERCONDUCTORS .2. DYNAMICAL EXCITATION-SPECTRA AND SPATIAL VARIATION OF THE ORDER-PARAMETER 査読有り

    O SAKAI, Y SHIMIZU, H SHIBA, K SATORI

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　62　(9)　3181-3197　1993年9月

    DOI： 10.1143/JPSJ.62.3181 　

    ISSN：0031-9015

  39. EXCITATION-SPECTRA OF THE 2-CHANNEL ANDERSON MODEL 査読有り

    Y SHIMIZU, O SAKAI

    PHYSICA B-CONDENSED MATTER　186-88　891-894　1993年5月

    DOI： 10.1016/0921-4526(93)90735-O 　

    ISSN：0921-4526

    eISSN：1873-2135

  40. EXCITATION-SPECTRA OF 2-IMPURITY AND MULTICHANNEL KONDO SYSTEMS BY THE NUMERICAL RENORMALIZATION-GROUP METHOD 査読有り

    O SAKAI, Y SHIMIZU, N KANEKO

    PHYSICA B-CONDENSED MATTER　186-88　323-327　1993年5月

    DOI： 10.1016/0921-4526(93)90565-N 　

    ISSN：0921-4526

    eISSN：1873-2135

  41. MAGNETIC IMPURITY IN NONMETALLIC SYSTEMS 査読有り

    K TAKEGAHARA, Y SHIMIZU, N GOTO, O SAKAI

    PHYSICA B-CONDENSED MATTER　186-88　381-383　1993年5月

    DOI： 10.1016/0921-4526(93)90579-U 　

    ISSN：0921-4526

  42. THE UNIFORM AND STAGGERED MAGNETIZATION AND INTERSITE INTERACTION OF THE 2-IMPURITY ANDERSON MODEL 査読有り

    N KANEKO, J KATO, O SAKAI, Y SHIMIZU

    PHYSICA B-CONDENSED MATTER　186-88　888-890　1993年5月

    DOI： 10.1016/0921-4526(93)90734-N 　

    ISSN：0921-4526

  43. NUMERICAL RENORMALIZATION-GROUP STUDY OF THE KONDO EFFECT IN SUPERCONDUCTORS 査読有り

    H SHIBA, K SATORI, O SAKAI, Y SHIMIZU

    PHYSICA B-CONDENSED MATTER　186-88　239-241　1993年5月

    DOI： 10.1016/0921-4526(93)90540-M 　

    ISSN：0921-4526

  44. QUANTUM MONTE-CARLO AND NUMERICAL RENORMALIZATION-GROUP STUDIES OF MAGNETIC-IMPURITIES IN NONMETALLIC SYSTEMS 査読有り

    K TAKEGAHARA, Y SHIMIZU, O SAKAI

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　61　(10)　3443-3446　1992年10月

    DOI： 10.1143/JPSJ.61.3443 　

    ISSN：0031-9015

  45. NUMERICAL RENORMALIZATION-GROUP STUDY OF MAGNETIC-IMPURITIES IN SUPERCONDUCTORS 査読有り

    K SATORI, H SHIBA, O SAKAI, Y SHIMIZU

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　61　(9)　3239-3254　1992年9月

    DOI： 10.1143/JPSJ.61.3239 　

    ISSN：0031-9015

  46. EXCITATION-SPECTRA OF THE 2 IMPURITY ANDERSON MODEL .1. CRITICAL TRANSITION IN THE 2 MAGNETIC IMPURITY PROBLEM AND THE ROLES OF THE PARITY SPLITTING 査読有り

    O SAKAI, Y SHIMIZU

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　61　(7)　2333-2347　1992年7月

    DOI： 10.1143/JPSJ.61.2333 　

    ISSN：0031-9015

  47. EXCITATION-SPECTRA OF THE 2 IMPURITY ANDERSON MODEL .2. INTERPLAY BETWEEN THE KONDO EFFECT AND THE INTER SITE INTERACTIONS 査読有り

    O SAKAI, Y SHIMIZU

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　61　(7)　2348-2358　1992年7月

    DOI： 10.1143/JPSJ.61.2348 　

    ISSN：0031-9015

  48. EXCITATION-SPECTRA OF THE IMPURITY ANDERSON MODEL CALCULATED BY THE NUMERICAL RENORMALIZATION-GROUP METHOD 査読有り

    O SAKAI, Y SHIMIZU, T KASUYA

    PROGRESS OF THEORETICAL PHYSICS SUPPLEMENT　108　(108)　73-88　1992年

    ISSN：0375-9687

  49. Calculation of Excitation Spectra Based on the Numerical Renormalization Group Method 査読有り

    Y. Shimizu, O. Sakai

    Computational Approaches in Condensed-Matter Physics, Springer-Verlag　92-96　1992年

  50. EXCITATION-SPECTRA OF 2 IMPURITY ANDERSON MODEL 査読有り

    O SAKAI, Y SHIMIZU, T KASUYA

    SOLID STATE COMMUNICATIONS　75　(2)　81-87　1990年7月

    DOI： 10.1016/0038-1098(90)90346-D 　

    ISSN：0038-1098

  51. THEORY OF THE KONDO EFFECT FOR SM-LIKE SYSTEMS 査読有り

    Y SHIMIZU, O SAKAI, T KASUYA

    PHYSICA B　163　(1-3)　401-404　1990年4月

    ISSN：0921-4526

  52. EXCITATION-SPECTRA OF THE DEGENERATE ANDERSON MODEL WITH FINITE F-F COULOMB INTERACTION 査読有り

    O SAKAI, Y SHIMIZU, R TAKAYAMA, T KASUYA

    PHYSICA B　163　(1-3)　695-698　1990年4月

    ISSN：0921-4526

  53. SINGLE-PARTICLE AND MAGNETIC EXCITATION-SPECTRA OF DEGENERATE ANDERSON MODEL WITH FINITE F-F COULOMB INTERACTION 査読有り

    O SAKAI, Y SHIMIZU, T KASUYA

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　58　(10)　3666-3678　1989年10月

    DOI： 10.1143/JPSJ.58.3666 　

    ISSN：0031-9015

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MISC 1

  1. 強磁性トンネル接合の非線形電流の計算

    内海裕洋, 清水幸弘, 宮崎博司, 松原史卓

    日本物理学会講演概要集(年会)　53　(1)　1998年

    ISSN： 1342-8349

書籍等出版物 1

  1. Study on the Excitation Spectra of the Strongly Correlated Electrom Systems based on the Numerical Renormalization Group Mothod -Single Impurity and Infinite Dimensional Lattice Models-

    SHIMIZU Yukihiro

    1995年

講演・口頭発表等 16

  1. ハバード模型における行列積状態変分波動関数とその数値計算法の開発

    日本物理学会　2013年9月25日

  2. Application of Matrix Product States to the Hubbard Model in One Spatial Dimension 国際会議

    The 12th Asic Pacific Physics Conference　2013年7月14日

  3. 遷移金属酸化物における電場誘起抵抗変化機構と非平衡電流の理論

    日本物理学会　2009年3月27日

  4. Mn酸化物を用いた電場誘起抵抗変化素子の動作機構の理論 II

    日本物理学会　2007年9月21日

  5. Theory of Electric-induced Resistance-change Effect in Perovskite Manganite 国際会議

    CERC-2007　2007年5月22日

  6. Mn酸化物を用いた電場誘起抵抗変化素子の動作機構の理論

    日本物理学会　2007年3月18日

  7. PrOs4Sb12の重い電子状態における多重極子近藤効果の役割

    日本物理学会　2006年3月27日

  8. Estimation of pf-hybridization in Pr skutterudites by using the LMTO band calculation 国際会議

    workshop on NQS-skutterudies　2005年11月21日

  9. Prスクッテルダイトのpf混成のバンド計算による評価

    日本物理学会　2005年9月

  10. Theory of multiplet effect in the photoemission spectrum of Pr skutterudites 国際会議

    SCES05　2005年7月26日

  11. Pr不純物系の非フェルミ流体異常の理論

    日本物理学会　2005年3月24日

  12. Prスクッテルダイトの光電子分光と電気抵抗における多重項効果

    日本物理学会　2004年9月12日

  13. Prスクッテルダイトの光電子分光における多重項効果の理論

    日本物理学会　2004年3月27日

  14. An application of the dynamical mean field approximation to ferromagnetic alloys 国際会議

    ICM2003　2003年7月27日

  15. 動的平均場近似による遷移金属合金の電子状態

    日本物理学会　2003年3月28日

  16. Numerical renormalization group study of non-Fermi-liquid behaviour of dilute Uranium systems 国際会議

    International Workshop on FERMI-LIQUID INSTABILITIES IN CORRELATED METALS　1998年9月23日

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共同研究・競争的資金等の研究課題 14

  1. RRAMにおける電場誘起抵抗変化効果の理論 競争的資金

    2004年4月 ～ 継続中

  2. 強相関電子系の理論的研究 競争的資金

    制度名：Grant-in-Aid for Scientific Research

    2002年4月 ～ 継続中

  3. 多自由度強相関系におけるテンソルネットワークが拓く触媒表面反応の研究

    清水 幸弘

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

    研究機関：Tohoku University

    2016年4月1日 ～ 2019年3月31日

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    自動車排気ガス浄化のための触媒の貴金属使用量削減や貴金属代替材料開発に資する指針を電子状態計算の立場から構築することを目的とした。貴金属触媒のd電子や助触媒の４f電子の電子相関効果を取り入れた電子状態計算を実施し、触媒機能と電子相関効果の関係を明らかにした。貴金属触媒と遷移金属触媒、および、セリアの第一原理計算により、貴金属とセリアの金属ー担体相互作用において、触媒機能の高機能化にセリウムの４f電子の電子相関効果が寄与する機構を明らかにした。また、電子相関効果を取り入れた格子模型の基底状態のテンソルネットワークを構築した。

  4. 非平衡状態のダイナミクス解明とナノスケール量子輸送の理論研究

    清水 幸弘

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

    研究機関：Tohoku University

    2012年4月1日 ～ 2014年3月31日

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    スピン注入磁化反転素子などのナノスケールな系における短時間の状態変化，すなわち，非平衡状態における状態のダイナミクスの解明を目的として，状態の時間発展を数値計算する手法の開発を行った．連続体模型においては，量子輸送理論を用い，電子ガス模型の状態密度と確率分布関数を自己無撞着に数値計算する計算機プログラムを開発した．格子模型においては，行列積状態の変分波動関数の方法を用いて，ハバード模型に従い状態が時間変化する系の数値計算を行った．常磁性状態と強磁性状態を接続した系において，電子間相互作用がスピン流の抵抗となることを示した．

  5. 強相関格子模型の電子状態研究における並列アルゴリズム動的クラスター近似計算の開発

    清水 幸弘, 酒井 治

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究機関：Tohoku University

    2002年 ～ 2004年

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    1.並列計算機システムの構築と量子モンテカルロ法のプログラム開発 市販のPC部品を用いて16CPUのPCクラスター計算機を自作した.各CPUはギガビットイーサネットで相互に接続され,MPIによる並列プログラムを高効率に実行可能である.動的クラスター近似計算で用いるクラスター不純物アンダーソン模型の解法に量子モンテカルロ法を用いるプログラム開発を行った.16CPUのシステムにおいては2次元の少数クラスター不純物模型への適用に限られ,より大規模システムに適したプログラム開発の継続を計画している. 2.金属強磁性合金の電子状態研究 動的平均場理論とコヒーレントポテンシャル近似を組み合わせることによって,3d強磁性金属合金の電子状態を研究した.従来の一体近似計算と比較することによって,電子相関の揺らぎの効果がキューリ温度の合金濃度依存性に定性的にも寄与していることを示した. 3.充填スクッテルダイト化合物の光電子スペクトル解析と重い電子状態の研究 Pr充填スクッテルダイトの共鳴光電子スペクトルをNCA法を用いて解析し,Prイオンの多数の多重項励起状態が光電子スペクトルの共鳴ピークのサテライトに現れることを示した.Prスクッテルダイト化合物の重い電子状態について数値繰り込み群法を用いて研究した.この系の重い電子状態の起源に近藤効果が重要となるのは,Γ8対称性の伝導電子とPrのf電子との混成が大きい場合に限られることを示した.PrOs4Sb12の重い電子状態の起源に近藤効果は副次的なものであることを示した. 4.LMTOバンド計算と動的平均場理論の研究 電子相関効果の波数依存性を現実の物質の実験結果と比較するために,動的平均場理論と組み合わせることのできるLMTO法のバンド計算プログラムの整備を行った.また,バンド計算によって求めた混成効果が重要な軌道の部分状態密度から不純物模型の有効混成を評価するプログラムを作成した.この有効混成を用いた不純物模型を解くことによって,バンド計算から得られる電子状態に基づいて電子相関効果を考慮する出発点とすることができた.

  6. 動的平均場理論による汎用バンド計算の開発

    酒井 治, 清水 幸弘, 佐宗 哲郎, 金田 保則, 椎名 亮輔, 今田 真, 斯波 弘行

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Tokyo Metropolitan University

    2002年 ～ 2004年

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    本課題の主要目的は動的平均場理論(DMFT)による汎用バンド計算プログラムの作成である。DMFT法を局所密度近似によるLMTO汎用バンド計算プログラムに組み込み、一連の手続きにより計算が進められるようにすることを指針とした。もう一つの目的は関連する強相関現象の理論的解明である。 (1)有効1サイト模型を解くプログラムとしてNCAf2v'と名付けた方法を開発した。これにより、従来のNCA法がf1-f2の価数揺動のみに限っていた点を、定量的計算に必要であるf1-f2.も取り入れられるように改善した。 (2)LMTOとNCAf2v'法の組み合わせによる動的平均場プログラムを開発した。このプログラムは、Ceの結晶場分裂やスピン軌道分裂を取り入れて計算を遂行できる点で、従来の水準を越える。 (3)具体的対象として、Ce金属と、CeSbについての適用を行った。 Ce金属に於いて高温相(γ相)では結晶分裂が近藤温度より大きくなり、低温相(α相)では近藤温度が結晶場分裂より大きくなる。また、光電効果(PES)にSOサイドバンド励起構造が現れるなど、実験と整合する結果を得た。CeSbのPESでは、p-f混成にともなう二重ピーク構造の他に相関の強いf-バンドのピークが現れる。不純物模型の範囲ではPESと伝導を同時に説明不可能であった点がDMFTバンド構造により解決される可能性を指摘した。 金属強磁性合金につき、動的平均場近似とコヒーレントポテンシャル近似(CPA)を組み合わせることにより、3d強磁性金属の合金の電子状態を研究した。電子相関の揺らぎが,キュリー温度の合金濃度依存性に寄与していることを示した. 典型的な近藤絶縁体であるYbB_<12>について,バンド計算を再現するような強束縛模型を作った。これに基き軌道縮退のある場合の近藤絶縁体のギャップ形成のメカニズムが明らかにした。さらに,光学伝導度等の定量的な計算を行い、実験をほぼ説明できること示した。 PrOs4Sb12の磁場誘起多重極秩序下での励起スペクトルを計算し、実験の特徴を解明した。

  7. 希薄磁性半導体の磁性と電子状態のモンテカルロ法による研究

    酒井 治, 椎名 亮輔, 清水 幸弘

    2003年 ～ 2003年

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    本課題の目的はモンテカルロ法を援用して希薄磁性半導体の電子状態と磁性の発現の特徴を解明することである。 希薄磁性半導体は、温度や外部磁場によるスピン状態の制御に応じて電子状態が大きな摂動をうけ、様々に性質を変え、応用上から注目されている。一方では、いくつかの物理的に重要な基本問題内包されている。希薄な磁性イオンの空間分布とスピン配位の温度揺らぎから生じる、電子の感じるポテンシャルの空間的な揺らぎが大きく、電子系は強い影響を受ける。電子系のエネルギーは、また、スピン系の有効エネルギーとして、スピン配位の出現確率にフィードバックする。アンダーソン局在とその状態の電子系のエネルギーを有効相互作用とするスピングラスの問題が関連して発現することになる。自縄自縛のマグネテックポーラロン状態の出現などが予想されている。本研究では電子にたいするポテンシャルの揺らぎを出来るだけ忠実に取りいれた計算を行い、空間的な揺らぎ効果が、磁性の発現にどのような影響を持つか調べた。当初はモンテカルロ法の適用を計画していたが、スピングラス問題に関連した準安定状態の出現が計算を困難にしていることが明らかになった。このため取り扱う系のサイズは小さなものに限定されるが、計算上の信頼性は保障されるように、すべてのスピン配位を数えて、熱統計平均をとる方法を適用した。 いくつかの磁性半導体で、磁気転移温度が高くなる理由として不純物バント形成による2重交換相互作用の機構が提唱されている。これらはCPAと分子場理論に基礎を置いている。しかし、揺らぎ効果を取り入れた今回の研究では、高い強磁性転移温度が得られるのは、不純物帯の形成される領域ではないことが明らかになった。 強磁性は、バント端に共鳴的な高状態密度領域があり、RKKY的な描像と二重交換相互作用描像の遷移領域に現われる。 その他の課題として、動的平均場法による磁性合金の磁性発現への電子相関効果、量子ドットにおけるスピンクロスオーバー領域のトンネル異常の理論の発展を行なった。

  8. 周期的アンダーソン模型における非局所動的相関効果の拡張動的平均場理論による研究

    清水 幸弘

    2000年 ～ 2001年

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    本研究の目的は、重い電子系の物性の特徴を含む基礎的模型である周期的アンダーソン模型の一粒子励起スペクトルの計算を行うことによって、この模型の性質に局所相関と非局所相関が如何に寄与しているのかを明らかにすることであった。この模型の解法に従来から用いられて動的平均場近似において考慮が不十分な非局所相関効果を取り入れるために、動的平均場近似を拡張する手法である動的クラスター近似の手法を用いる計算機プログラムの開発を行なった。動的クラスター近似における計算プロセスは、有効媒質を自己無撞着に決めながら、有効クラスター模型を繰り返し解くことである。有効クラスター模型の解法にはNCA法を用い、多数の複素関数の連立積分方程式を自己無撞着に解くプロセスで並列スーパーコンピュータ向きのチューニングを行ない、以下の結果を得た。 ハーフフィリングモデルにおいては、f電子のバンド分散をわずかに与え、近藤絶縁体とならない場合を調べた。近藤格子極限の場合に従来の動的平均場近似計算でフェルミ準位に現れるコヒーレンスピークが、反強磁性RKKY相関によって著しく抑制され、ギャップ的構造となる。 伝導電子バンドのフィリングが小さい場合には、フェルミ準位にシャープなコヒーレントピークが現れる。このことは、反強磁性RKKY相関がハーフフィリングの場合に比べて小さくなったことにより説明できた。伝導電子バンドのフィリングが中間的な場合には、コヒーレントピークの特性エネルギーが非常に小さくなった。

  9. 多電子配位磁性イオンによる近藤効果の研究

    酒井 治, 清水 幸広

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究機関：Tohoku University

    1997年 ～ 1998年

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    本課題では次の問題を研究した。 (1) 磁性イオンの基本的模型であるアンダーソンモデルでは,弱相関の極限でフェルミ流体である。基本のアンダーソンモデルに基づくとき、非フェルミ流体状態は可能であるのか。可能であれば弱相関のフェルミ流体状態との間にどのような転移が生じるのか。 (2) 希薄ウラン系で2チャンネル近藤模型(TCKM)型異常物性を示している可能性の高い物質として、U_xTh_<1-x>Ru_2Si_2がある。この系の電気抵抗は降温につれ減少する。TCKMでは、通常逆に増加が期待されるが、アンダーソンモデルの立場からこれは理解可能か。 (3) TCKMでは絶対零度で残留エントロピー1/2ln2が残る。結晶対称性の低下により、このエントロピーは低温で放出される。これに伴う低温比熱と帯磁率の相互の関連はいかになるか。 本課題により次の結論を得た。(1) パラメータが弱相関から強相関に変化するにつれ、結晶場の状況に応じて、フェルミ流体や非フェルミ状態を含む様々なタイプの基底状態の間の転移が生じ得る。 (2) f^2配位とf^3配位の揺らぎが主の場合、抵抗の温度依存性は降温につれ減少することが予想される。 (3) 残留エントロピーの放出はエネルギー分裂の約10分の1の温度に比熱のピークを作る。比熱ピークの生じる温度で、帯磁率の増大は飽和する。非フェルミ流体基底からフェルミ流体基底への転移の生じるパラメータ近辺でも、非フェルミ流体であれば残留エントロピーは1/2ln2である。 最近U_xTh_<1-x>Ru_2Si_2の磁場中比熱が測定され、残留エントロピーは存在しないことが示された。計算結果に基づくと、通常のTCKM型としてこの系の低温異常の解釈をするのは困難である。格子歪みとの動的Jahn-Teller結合の役割を解き明かすべく研究を続行中である。

  10. 強相関効果の関与したスピン制御現象の研究

    酒井 治, 清水 幸弘

    1997年 ～ 1997年

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    量子ドットを介したトンネル効果において、高温のクーロンブロッケイドから中途温度でスピン自由度による非弾性散乱が効く領域に変化し、さらに低温で近藤一重項形成にともなって干渉性が回復する領域へ移り変わる可能性は、はやくから期待されていた。しかし、このような多体系のトンネル効果を、非干渉性領域から干渉性領域にわたり具体的に統一的な計算で調べることは、従来は不可能であった。申請者らは数値繰り込み群の方法を発展させることにより、この問題の計算を可能にした。 量子コヒーレンスの問題はアハラノフ・ボ-ム(AB)効果により調べるのが適切である。ドットを含むAB回路の伝導度の印加磁束による振動を調べ、その温度依存性の詳細を明かにした。高温から温度を下げるに従い、AB振動の振幅はだんだん大きくなる。しかし、振幅が一様に増加するとは限らず、高調波振動の発生等、予想外の現象も現われることを見いだした。これは近藤効果の特性温度が外部パラメーター変化に敏感であるため、磁束の変化によりドットのスピン状態のクロスオーバーが発生することによるものである。 第二に単ドット系の回路について、ドットの複数の軌道がトンネル効果に寄与し得る場合について調べた。各軌道状態に対応する近藤温度が大きく異なることが起こり得ることを示した。この場合、異なった軌道を介するプロセスの干渉性は異なった温度依存性を持ち、トンネル効果にあらわれる干渉効果が温度により大きく変化する。従って、高温の単純なクーロンブロッケードの領域と最低温の干渉性の完全である領域の中間に、干渉性の部分的発達に対応した様々なパターンのゲート電圧依存性が現われる。 いずれの場合も、温度に応じた多彩な干渉性が発現することは相互作用系であること特徴である。

  11. 重い電子系ウラン化合物の微小磁気モーメントと近藤効果

    清水 幸弘

    1996年 ～ 1996年

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    ウランを希薄に含むU_xTh_<1-x>Ru_2Si_2等の低温領域において非フェルミ流体(NFL)異常が観測されている。本研究においては正方晶の結晶場中の6重縮退(j=5/2)のj-j結合タイプのアンダーソンモデルを用いた。f^1状態は3つの結晶場2重項に分裂し、f^2以上の結晶場状態はクーロン相互作用と交換相互作用項を採り入れ、j-j結合タイプによって生成する。f^2の非クラマ-ス二重項(Γ_5)が結晶場の基底状態となり、一重項状態(Γ_4)が第一励起状態となるようにf^1エネルギー準位とクーロン相互作用、交換相互作用の値を選ぶ。主な価数揺動がU^<4+>(f^2)-U^<5+>(f^1)間、あるいはU^<4+>(f^2)-U^<3+>(f^3)間の2通りの場合についてそれぞれ混成項の大きさを系統的に変化させた。数値繰り込み群の方法を用いて、1)基底状態にNFL状態が存在するか?2)NFL状態を記述する有効ハミルトニアンはいかなるモデルか?3)このモデルの磁化(帯磁率)の温度変化は実験の低温異常を説明するか?について調べた。 主な価数揺動がどちらの場合でも、混成が弱い場合には系の基底状態は2重項状態となり、低励起エネルギースペクトルはNFLを記述する部分と局所フェルミ流体(LFL)を記述する部分の和となる。この2つの有効モデルは、固定点において互いに独立であり同程度の低エネルギースケールをもつ。NFLを記述する部分は、共形場理論から得られるs=1/2-2チャンネル近藤モデルの固定点と同じ固定点となる。この状態に磁場をかけると、繰り込みのエネルギースケールが磁場程度より高エネルギー領域では磁場のない系と同じエネルギースペクトルの振る舞いであるが、それ以下ではエネルギースペクトルが磁場で分裂し、全系がLFLで記述されるようになる。帯磁率の低温領域でNFLに特徴的な-lnT依存性が現れる。

  12. 近藤問題に関連した非フェルミ流体論的状態の発生条件の総合的研究

    酒井 治, 清水 幸弘

    1995年 ～ 1995年

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    ウラン系等ある種のf^2-配位のイオンの希薄磁性合金の極低温での異常、あるいは量子二準位系に関連して二チャンネル近藤モデルが注目されていた。本研究課題では 1)二チャンネル近藤モデルによる非フェルミ流体的状態の発生したときにそれに特有な動的励起の特徴 2)現実の系を解析する場合に、モデル科にあたり落とした相互作用の現実での効果、また、それが動的励起にどのように現れるか、 3)二チャンネル問題とは一応切り離して、結晶場と近藤効果の競合する現実の系で見いだされた興味ある現象の起源の解明、を目的とした。 1)については、散乱行列の虚部がω^<1/2>べきの異常性を持つことを示した。ウランの場合に電気抵抗がT^<1/2>べきで減少することのあることが実験で見いだされており、謎とされていた。数値繰り込み群の計算により結合定数が非常に大きいときには散乱行列がω=0での値から減少して抵抗が増大することのあり得ることを示した。現実の実験といかに関連するか現在検討中である。2)について量子二準位系では伝導電子間のクーロン相互作用がある。阪大基礎工三宅グループとの共同研究により、非フェルミ流体状態はこの相互作用にたいして安定であることを示した。しかし、スピン帯磁率にも対数異常を生じ、検証可能であることを指摘した(雑誌論文第4項)。他に、情報を交換しながら行なったた東工大斯波グループの研究でウラン系において異常の生じる領域がかなり広いことが示された。これに関連してアンダーソンモデルの立場からの理解を進める研究を実行中である。3)についてCePd_2Al_3で従来の結晶場理論にもとづく四重極応答理論では零となるべきc_<33>モードの音速のソフト化が実験で見いだされ未解決の問題であった。これにつき近藤効果を含んだ四重極応答を考えることによりソフト化の起源を明らかにした(投稿中)。

  13. 数値繰り込み群法による無限次元周期アンダーソンモデルの研究

    清水 幸弘

    1995年 ～ 1995年

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    1.無限次元モデルの励起スペクトル 電子-ホール対象なモデルの周期アンダーソンモデルに無限次元の方法と数値繰り込み群の方法を用いて一粒子励起スペクトル、磁気励起スペクトル、及び電荷励起スペクトルの数値計算を行った。フェルミ準位の位置の励起スペクトルにギャップが開き、ギャップの大きさは一粒子励起スペクトルにおいては0.5T_K程度である。磁気励起スペクトルと電荷励起スペクトルのギャップは一粒子励起スペクトルのそれの2倍程度となる。 2.CePd_2Al_3における四重極応答と近藤効果 CePd_2Al_3の磁気比熱と弾性定数の温度変化の実験結果の詳細な解析を数値繰り込み群の方法を不純物アンダーソンモデルに適用することにより行った。結晶場励起エネルギーΔと、仮にΔを0とした系の近藤温度T_K^0の比Δ/T_K^0が、1.2であることを比熱のデータの解析から評価できた。更に、歪み感受率の近藤温度以下の温度変化が、結晶場モデルを用いた従来の理論とは近藤効果を考慮すると定性的な意味においても異なる結果となることを示した。そして従来の理論では説明できないC_<33>モードの弾性定数の近藤温度以下でのソフト化が説明できることを示した。

  14. 数値繰り込み群法による無限次元周期アンダーソンモデルの研究

    清水 幸弘

    1994年 ～ 1994年

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    今年度の研究によって次の2つの研究成果が得られた。 1.不純物アンダーソンモデルの有限温度における励起スペクトルの計算。 無限次元周期アンダーソンモデルは、有効媒質中の一不純物問題に帰着される。今年度は、無限次元周期アンダーソンモデルの励起スペクトルの温度変化を数値繰り込み群(NRG)の方法を用いて計算する準備として、不純物アンダーソンモデルの有限温度における励起スペクトルをNRG法で計算するプログラムを開発した。電子間相互作用Uによる2次摂動計算の結果が信頼できるようなUの小さい場合に対して、NRG法と摂動計算の一粒子励起スペクトルの計算結果を比較し、両者がよく一致することがわかった。NRG法の計算精度はUの大きさによらないので、本研究で開発した方法により十分信頼できる計算結果が得られることがわかった。また磁気励起スペクトルに対しても十分信頼できる計算結果を得た。今後、無限次元周期アンダーソンモデルをNRG法で取り扱う方法に本研究で開発した有限温度への拡張法を組み合わせた研究を行う。 2.結晶場一重項と近藤効果の競合問題。 ウラニウム化合物中のウラニウムイオンの基底状態は、結晶場によって一重項になる可能性がある。この一重項状態と近藤効果の競合問題をアンダースクリーニングのアンダーソンモデルに対してNRG法を用いて研究した。その結果、結晶場の励起エネルギーと近藤温度が同程度の時に比熱や励起スペクトルに新しい低エネルギースケールが現れることがわかった。

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